S3C2410 LCD驱动学习心得（三）

http://www.linuxidc.com/Linux/2011-08/41673p2.htm

3. BMP和JPEG图形显示程序

3.1 在LCD上显示BMP或JPEG图片的主流程图

首先，在程序开始前。要在nfs/dev目录下创建LCD的设备结点，设备名fb0,设备类型为字符设备，主设备号为29，次设备号为0。命令如下：

mknod fb0 c 29 0

在LCD上显示图象的主流程图如图3.1所示。程序一开始要调用open函数打开设备，然后调用ioctl获取设备相关信息，接下来就是读取图形文件数据，把图象的RGB值映射到显存中，这部分是图象显示的核心。对于JPEG格式的图片，要先经过JPEG解码才能得到RGB数据，本项目中直接才用现成的JPEG库进行解码。对于bmp格式的图片，则可以直接从文件里面提取其RGB数据。要从一个bmp文件里面把图片数据阵列提取出来，首先必须知道bmp文件的格式。下面来详细介绍bmp文件的格式。



图3.1

3.2 bmp位图格式分析

位图文件可看成由四个部分组成：位图文件头、位图信息头、彩色表和定义位图的字节阵列。如图3.2所示。



图3.2

文件头中各个段的地址及其内容如图3.3。



图3.3

位图文件头数据结构包含BMP图象文件的类型，显示内容等信息。它的数据结构如下定义：

Typedef struct

{

int bfType；//表明位图文件的类型，必须为BM

long bfSize；//表明位图文件的大小，以字节为单位

int bfReserved1；//属于保留字，必须为本0

int bfReserved2；//也是保留字，必须为本0

long bfOffBits；//位图阵列的起始位置，以字节为单位

} BITMAPFILEHEADER；

（2）信息头中各个段的地址及其内容如图3.5所示。



图3.5

位图信息头的数据结构包含了有关BMP图象的宽，高，压缩方法等信息，它的C语言数据结构如图3.6所示。

Typedef struct {

long biSize； //指出本数据结构所需要的字节数

long biWidth；//以象素为单位，给出BMP图象的宽度

long biHeight；//以象素为单位，给出BMP图象的高度

int biPlanes；//输出设备的位平面数，必须置为1

int biBitCount；//给出每个象素的位数

long biCompress；//给出位图的压缩类型

long biSizeImage；//给出图象字节数的多少

long biXPelsPerMeter；//图像的水平分辨率

long biYPelsPerMeter；//图象的垂直分辨率

long biClrUsed；//调色板中图象实际使用的颜色素数

long biClrImportant；//给出重要颜色的索引值

} BITMAPINFOHEADER；

（3）对于象素小于或等于16位的图片，都有一个颜色表用来给图象数据阵列提供颜色索引，其中的每块数据都以B、G、R的顺序排列，还有一个是reserved保留位。而在图形数据区域存放的是各个象素点的索引值。它的C语言结构如图3.7所示。



图3.7 颜色表数据结构

（4）对于24位和32位的图片，没有彩色表，他在图象数据区里直接存放图片的RGB数据，其中的每个象素点的数据都以B、G、R的顺序排列。每个象素点的数据结构如图3.8所示。



图3.8 图象数据阵列的数据结构

（5）由于图象数据阵列中的数据是从图片的最后一行开始往上存放的，因此在显示图象时，是从图象的左下角开始逐行扫描图象，即从左到右，从下到上。

（6）对S3C2410或PXA255开发板上的LCD来说，他们每个象素点所占的位数为16位，这16位按B：G：R=5：6：5的方式分，其中B在最高位，R在最低位。而从bmp图象得到的R、G、B数据则每个数据占8位，合起来一共24位，因此需要对该R、G、B数据进行移位组合成一个16位的数据。移位方法如下：

b >>= 3; g >>= 2; r >>= 3;

RGBValue = ( r<<11 | g << 5 | b);

基于以上分析，提取各种类型的bmp图象的流程如图3.9所示



图 3.9

3.3 实现显示任意大小的图片

开发板上的LCD屏的大小是固定的，S3C2410上的LCD为：240*320，PXA255上的为：640*480。比屏幕小的图片在屏上显示当然没问题，但是如果图片比屏幕大呢？这就要求我们通过某种算法对图片进行缩放。

缩放的基本思想是将图片分成若干个方块，对每个方块中的R、G、B数据进行取平均，得到一个新的R、G、B值，这个值就作为该方块在LCD屏幕上的映射。

[align=center][/align]

缩放的算法描述如下：

(1)、计算图片大小与LCD屏大小的比例，以及方块的大小。为了适应各种屏幕大小，这里并不直接给lcd_width和lcd_height赋值为240和320。而是调用标准的接口来获取有关屏幕的参数。具体如下：

// Get variable screen information

if (ioctl(fbfd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo)) {

printf("Error reading variable information. ");

exit(3);

}

unsigned int lcd_width=vinfo.xres;

unsigned int lcd_height=vinfo.yres;

计算比例：

widthScale=bmpi->width/lcd_width;

heightScale=bmpi->height/lcd_height;

本程序中方块的大小以如下的方式确定：

unsigned int paneWidth=

unsigned int paneHeight= ;

符号 代表向上取整。

(2)、从图片的左上角开始，以(i* widthScale，j* heightScale)位起始点，以宽paneWidth 高paneHeight为一个小方块，对该方块的R、G、B数值分别取平均，得到映射点的R、G、B值，把该点作为要在LCD上显示的第（i , j）点存储起来。

这部分的程序如下：

//-------------取平均--------

for( i=0;i<now_height;i++)

{

for(j=0;j<now_width;j++)

{

color_sum_r=0;

color_sum_g=0;

color_sum_b=0;

for(m=i*heightScale;m<i*heightScale+paneHeight;m++)

{

for(n=j*widthScale;n<j*widthScale+paneWidth;n++)

{

color_sum_r+=pointvalue[m]
.r;

color_sum_g+=pointvalue[m]
.g;

color_sum_b+=pointvalue[m]
.b;

}

}

RGBvalue_256->r=div_round(color_sum_r,paneHeight*paneWidth);

RGBvalue_256->g=div_round(color_sum_g,paneHeight*paneWidth);

RGBvalue_256->b=div_round(color_sum_b,paneHeight*paneWidth);

}

}

3.4 图片数据提取及显示的总流程

通过以上的分析，整个图片数据提取及显示的总流程如图3.10 所示。



三 实验过程与结果

1. Linux 源代码的修改

首先修改arch/arm/mach-smdk2410.c文件，加入以下代码。

static struct s3c2410fb_mach_info smdk2440_lcd_cfg __initdata = {

.regs = {

.lcdcon1 = S3C2410_LCDCON1_TFT16BPP |

S3C2410_LCDCON1_TFT |

S3C2410_LCDCON1_CLKVAL(7),

.lcdcon2 = S3C2410_LCDCON2_VBPD(4) |

S3C2410_LCDCON2_LINEVAL(319) |

S3C2410_LCDCON2_VFPD(1) |

S3C2410_LCDCON2_VSPW(1),

.lcdcon3 = S3C2410_LCDCON3_HBPD(26) |

S3C2410_LCDCON3_HOZVAL(239) |

S3C2410_LCDCON3_HFPD(30),

.lcdcon4 = S3C2410_LCDCON4_HSPW(13) |

S3C2410_LCDCON4_MVAL(13),

.lcdcon5 = S3C2410_LCDCON5_FRM565 |

S3C2410_LCDCON5_INVVLINE |

S3C2410_LCDCON5_INVVFRAME |

S3C2410_LCDCON5_PWREN |

S3C2410_LCDCON5_HWSWP,

},

.lpcsel = ((0xCE6) & ~7) | 1<<4,

.width = 240,

.height = 320,

.xres = {

.min = 240,

.max = 240,

.defval = 240,

},

.yres = {

.min = 320,

.max = 320,

.defval = 320,

},

.bpp = {

.min = 16,

.max = 16,

.defval = 16,

},

};

在函数smdk2410_machine_init()函数中加入LCD的初始化代码，见下

static void __init smdk2410_machine_init(void){

s3c24xx_fb_set_platdata(&smdk2440_lcd_cfg);

smdk_machine_init();

}

2．编译内核，产生zImage文件，放入tftp目录下。

3．在nfs的dev目录下建立FrameBuffer的设备节点，使用命令：

mknod fb0 c 29 0

4．启动开发板，加载内核和文件系统。

5．编写LCD的应用程序，程序见附录。

6．采用arm-linux-gcc 编译应用程序，产生可执行文件，放入nfs目录中。

7．在开发板上运行编译好的可执行文件，便可。

8．下图是BMP位图显示程序，在S3C2410上的运行结果。



四 实验心得体会

1． LCD驱动的主要问题是没有LCD屏的文档，我们找不到它的那些参数值，后来只能参照Linux源码里面的其他LCD屏的参数进行实验。

2． 在驱动差错的过程中，我们采用跟踪打印的方法进行调试。刚开始的时候，内核打印出一行找不到LCD设备。我们定位到输出这行提示的代码处，进行反向跟踪。发现传给函数的设备指针为空，于是往上排查，终于发现源代码中没有定义LCD的设备信息。于是驱动问题也就顺利解决了。

3． 原来一直以为，只要LCD驱动工作正常了，内核起来的时候，液晶屏会显示出Logo。当时搞了很久一直没有，还以为是驱动的问题。后来随便写了一个LCD应用程序，竟然能用。

4． 在调试过程应用程序中发现，在读取文件头的时候，如果直接定义一个bitmapfileheader为它动态分配内存：

*bmph=(bitmapfileheader*)malloc(sizeof(bitmapfileheader));

然后用fread((char*)bmph,sizeof(bitmapfileheader),1,f)把文件头一次性读出来，读出来的文件头是错误的，经过调试发现原因是bitmapfileheader这个结构体中的type属性原本应该占2字节，但是被编译器在分配内存的时候进行了内存对齐的优化，给他分配了4个字节的空间，造成读文件的错误。因此在编程中要特别注意内存对齐的影响。

typedef struct

{

WORD type;(被优化)

DWORD bfsize;

DWORD reserved;

DWORD offbits;

} bitmapfileheader;

5． 在嵌入式应用程序的移植过程中，我们原来认为ARM和PC机大小尾顺序是不同的，因此在应用程序中，也对这个差别进行了处理。当时，在调试过程中发现，PC机程序可以直接移植到ARM上，不需要任何改动。但是我们的程序，的确存在会产生大小尾问题代码（在使用fread()读入时）。这究竟是为什么？有人说，ARM是可以设置大小尾顺序的。后来这个问题也没有深究下去。

五 参考文献

（1）嵌入式系统设计与应用开发：郑灵翔. 北京：北京航天航空大学出版社 2006

图 3.10